o biologii i czarnuchach, Testy z Biologia

Pobierz o biologii i czarnuchach i więcej Testy w PDF z Biologia tylko na Docsity! Skład chemiczny i funkcje DNA Wprowadzenie Przeczytaj Animacja Sprawdź się Dla nauczyciela DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy, jest jednym z kwasów nukleinowych występujących w komórkach. Składa się on z długich, nierozgałęzionych łańcuchów polinukleotydowych, których podstawową jednostką są nukleotydy. DNA zawiera informację genetyczną dotyczącą budowy białek, od których zależą cechy wszystkich organizmów. W tym materiale dokładnie poznasz budowę DNA i dowiesz się, jakie ważne funkcje pełni ten związek. Twoje cele Omówisz budowę DNA. Wskażesz różne wiązania występujące w DNA. Wyjaśnisz rolę DNA jako nośnika informacji genetycznej. DNA pełni rolę nośnika informacji w organizmach żywych. Długość DNA zawartego w jednej ludzkiej komórce wynosi ok. 2 m. Źródło: Pixabay, domena publiczna. Skład chemiczny i funkcje DNA nukleotyd w łańcuchu ma wolną grupę 3′-hydroksylową w deoksyrybozie. Stąd każdy łańcuch DNA wykazuje polarność budowy. Przyjęto, że sekwencję zasad zapisuje się w kierunku od końca 5′ łańcucha DNA do końca 3′, czyli w kierunku 5′→3′. W polinukleotydach podjednostki nukleotydowe są połączone w nici DNA wiązaniami fosfodiestrowymi. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Ciekawostka Druga połowa XIX w. przyniosła odkrycie substancji zawartej w jądrze komórkowym, którą właśnie od miejsca występowania nazwano kwasem nukleinowym (gr. nukleus – jądro komórkowe). W 1879 r. niemiecki anatom i lekarz Walter Fleming odkrył istnienie chromatyny i opisał po raz pierwszy podział jądra komórkowego, obserwując w jego trakcie wybarwiane przez siebie chromosomy. W latach 50. XX w. Maurice Wilkins oraz Rosalind Franklin analizowali strukturę DNA przy pomocy dyfrakcji promieni rentgenowskich (techniki służącej do określania trójwymiarowej struktury atomowej cząsteczek). W 1952 r. wykazali, że grupy fosforanowe są położone na zewnątrz cząsteczki DNA. Wykonane przez nich rentgenogramy znacząco przyczyniły się do ustalenia przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka, że DNA ma strukturę podwójnej helisy. Opierając się na badaniach Wilkinsa i Franklin, Watson i Crick tworzyli kartonowe modele cząsteczki DNA – traktowane przez środowisko naukowe nie do końca poważnie. Pierwszy zaproponowany przez nich w 1952 r. model cząsteczki DNA, mający kształt trzech przecinających się spiral, okazał się fiaskiem. Nie zraziło to jednak badaczy. Rok 1954 przyniósł sukces. Watson i Crick opublikowali potwierdzony badaniami model struktury DNA – podwójnej helisy. Został on doceniony w świecie nauki i po ośmiu latach, w 1962 r., Watson, Crick i Wilkins otrzymali za odkrycie struktury DNA i opisanie jego funkcji nagrodę Nobla. Rozpoczęła się era genetyki molekularnej. Cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch łańcuchów polinukleotydowych skręconych helikalnie (śrubowo) wokół wspólnej osi, nazywanych także nićmi DNA. Strukturę tę nazywa się podwójną helisą. Utrzymywana jest ona dzięki licznym wiązaniom wodorowym łączącym zasady azotowe obu łańcuchów. W strukturze podwójnej helisy DNA zasady azotowe skierowane są do jej wnętrza, natomiast łańcuch cukrowo‐fosforanowy znajduje się na zewnątrz. Zarówno budowa zasad, jak i ich wzajemne ułożenie w obu łańcuchach budujących cząsteczkę DNA umożliwiają tworzenie się pomiędzy określonymi zasadami wiązań wodorowych. W cząsteczce DNA powstają one pomiędzy: adeniną i tyminą – podwójne wiązanie wodorowe; cytozyną i guaniną – potrójne wiązanie wodorowe. W 1959 r. Erwin Chargaff stwierdził, że stosunki ilościowe guaniny do cytozyny oraz adeniny do tyminy są prawie takie same dla DNA wszystkich badanych gatunków, zaś stosunek adeniny do guaniny znacząco się waha. Zależność ta jest znana jako reguła (zasada) Chargaffa, a jej odkrycie pozwoliło później określić regułę komplementarności zasad azotowych, według której w cząsteczce DNA adenina łączy się z tyminą, a cytozyna z guaniną. W poniższej tabeli przedstawiono skład zasad wyznaczony doświadczalnie dla danych organizmów. Gatunek A:T G:C A:G Człowiek 1,00 1,00 1,56 Łosoś 1,02 1,02 1,43 Pszenica 1,00 0,97 1,22 Drożdże 1,09 1,02 1,67 Pałeczka okrężnicy (Escherichia coli) 1,09 0,99 1,05 Pałeczka krwawa (Serratia marcescens) 0,95 0,86 0,70 Na podstawie: Berg Jeremy M. i in., tłum. Zofia Szweykowska‐Kulińska, Artur Jarmołowski, Warszawa 2021,  Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 115. Tworzenie wiązań wodorowych pomiędzy zasadami azotowymi wchodzącymi w skład nici DNA. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., Pixabay, licencja: CC BY-SA 3.0. Reguła komplementarności zasad azotowych sprawia, że oba łańcuchy polinukleotydowe są względem siebie komplementarne, czyli sekwencja nukleotydów jednej nici wyznacza kolejność nukleotydów drugiej nici. Łańcuchy tworzące cząsteczkę DNA są antyrównoległe, co oznacza, że biegną w przeciwnych kierunkach. Antyrównoległość łańcuchów DNA została omówiona w e‐materiale pt. Struktura przestrzenna DNA i RNA. Ciekawostka Występujący w komórkach organizmów DNA jest w większości prawoskrętny. Na jeden skręt helisy przypada 10 par nukleotydów. Funkcje DNA DNA jest nośnikiem informacji genetycznej. Zakodowane są w nim informacje o liczbie, rodzaju i kolejności aminokwasów budujących białka. Białka natomiast pełnią zarówno funkcje strukturalne, jak i regulujące procesy zachodzące w komórkach (białka enzymatyczne) oraz na poziomie całego organizmu (trawienie, obrona organizmu przed patogenami). Rodzaje białek i ich funkcje zależą od rodzaju, liczby i kolejności nukleotydów w DNA. Słownik antyrównoległość Polecenie 3 Narysuj schemat budowy cząsteczki DNA i zaznacz wszystkie rodzaje wiązań występujących w tym kwasie nukleinowym. Sprawdź się Pokaż ćwiczenia: 輸醙難 Ćwiczenie 1 Przyporządkuj zasady azotowe do odpowiedniej grupy. Zasady purynowe Zasady pirymidynowe Guanina Cytozyna Tymina Adenina Ćwiczenie 2 Wyjaśnij różnicę między nukleozydem a nukleotydem. Ćwiczenie 3 Dopasuj przedstawione opisy do odpowiednich wiązań występujących w DNA. Wiązanie estrowe łączy pentozę z resztą fosforanową. Wiązanie wodorowe łączy ze sobą zasady azotowe. Wiązanie N-glikozydowe łączy pentozę z zasadą azotową. 輸 輸 輸 Ćwiczenie 4 Wskaż poprawną informację dotyczącą guaniny i cytozyny. Łączą się wiązaniem potrójnym. Występują tylko w RNA. Obie są zasadami pirymidynowymi. Łączą się wiązaniem podwójnym. Występują tylko w DNA. Obie są zasadami purynowymi. Ćwiczenie 5 Oceń prawdziwość zdań dotyczących DNA. Prawda Fałsz Kolejność nukleotydów w jednej nici dokładnie wyznacza kolejność nukleotydów w drugiej nici. Tymina łączy się z cytozyną za pomocą potrójnego wiązania wodorowego. Kwas deoksyrybonukleinowy zbudowany jest z helikalnie skręconych łańcuchów polinukleotydowych.             輸 醙 Dla nauczyciela Autor: Daria Reczyńska, Sylwia Brawata Przedmiot: biologia Temat: Skład chemiczny i funkcje DNA Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym Podstawa programowa: Zakres podstawowy Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Uczeń: 4) porównuje skład chemiczny i strukturę cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem rodzajów wiązań występujących w tych cząsteczkach; określa znaczenie biologiczne kwasów nukleinowych. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Uczeń: 4) porównuje skład chemiczny i strukturę cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem rodzajów wiązań występujących w tych cząsteczkach; określa znaczenie biologiczne kwasów nukleinowych. Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje cyfrowe. Cele operacyjne ( językiem ucznia): Omówisz budowę DNA. Wskażesz różne wiązania występujące w DNA. Wyjaśnisz rolę DNA jako nośnika informacji genetycznej. Strategie nauczania: konstruktywizm; konektywizm. Metody i techniki nauczania: z użyciem komputera; rozmowa kierowana; burza mózgów; ćwiczenia interaktywne; praca z animacją; analiza tekstu źródłowego; gra dydaktyczna. Formy pracy: praca indywidualna; praca w parach; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego. Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda. Przed lekcją: 1. Uczniowie zapoznają się z „Wprowadzeniem” oraz tekstem zamieszczonym w sekcji „Przeczytaj”. Przebieg lekcji Faza wstępna: 1. Nauczyciel prosi wybraną osobę, aby odniosła się do wiedzy zdobytej na wcześniejszych zajęciach i omówiła podział białek ze względu na ich funkcje. 2. Nauczyciel inicjuje burzę mózgów, zadając pytanie: „Dlaczego produkcja odpowiednich białek jest ważna dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka?”. 3. Nauczyciel podsumowuje burzę mózgów oraz wprowadza uczniów w temat lekcji, mówiąc, że białka odpowiadają za procesy zachodzące zarówno w komórkach, jak i na poziomie całego organizmu. Informacja o ich strukturze zapisana jest w DNA. 4. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji oraz cele zajęć, omawiając lub ustalając razem z uczniami kryteria sukcesu. Faza realizacyjna: 1. Wybrani lub chętni uczniowie omawiają różne wiązania występujące w DNA. Wyjaśniają, w jaki sposób tworzą się wiązania wodorowe między zasadami azotowymi. 2. Aby uporządkować zdobytą wiedzę, uczniowie wykonują ćwiczenia od 1 do 4. 3. Nauczyciel wyświetla animację pt. „Skład chemiczny i funkcje DNA”. Uczniowie samodzielnie wykonują polecenie nr 3 („Narysuj schemat budowy cząsteczki DNA i zaznacz wszystkie rodzaje wiązań występujących w tym kwasie nukleinowym”). Chętni prezentują swoje schematy, nauczyciel je weryfikuje. 4. Uczniowie dzielą się na zespoły i na podstawie informacji zawartych w sekcjach „Przeczytaj” oraz „Animacja” układają pytania quizowe dla innych grup. Nauczyciel wraz z uczniami określa zasady rywalizacji i punktowania dobrych odpowiedzi (np. gra na czas lub na liczbę poprawnych odpowiedzi). Przeprowadzenie gry w klasie. Nauczyciel lub wybrany uczeń dba o prawidłowy przebieg quizu zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami. Nauczyciel ogłasza zwycięską drużynę. Faza podsumowująca: 1. Uczniowie wykonują w parach ćwiczenie nr 8 (analizują tekst dotyczący badań nad budową DNA i teorii tetranukleotydu). Następnie porównują swoje rozwiązania z inną parą. Wybrane zespoły przedstawiają odpowiedź na forum klasy. 2. Nauczyciel zadaje pytania podsumowujące: Jaki cukier jest składnikiem nukleotydu DNA? Co oznacza termin „nośnik informacji genetycznej”? Jakie wiązanie łączy ze sobą nukleotydy, tworząc nić DNA czyli łańcuch polinukleotydowy? Praca domowa: Przeprowadź izolację DNA z kiwi lub cebuli zgodnie z otrzymaną instrukcją (zob. materiały pomocnicze). Zapisz swoje obserwacje i wnioski. Wykonaj ćwiczenia od 5 do 7 w sekcji „Sprawdź się”. Materiały pomocnicze: Neil A. Campbell i in., Biologia Campbella, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019. Załącznik 1. Instrukcja przeprowadzenia izolacji DNA (praca domowa). Plik o rozmiarze 297.02 KB w języku polskim